光致变色双波长光存储读出信号串扰建模与消减

在材料反射率及记录信息空间分布任意的情况下，分析了双波长读出信号及其串扰，建立了理论模型.提出读出信号减去另一波长读出信号与特定系数乘积以消除线性串扰的方法，该系数仅与另一波长对应材料的摩尔消光系数有关，与材料反射率分布、记录信息等无关，也与原波长激光对应材料无关.以两种二芳基乙烯为记录介质作多波长光存储串扰消减实验，实验结果与理论相符. 关键词： 多波长 光致变色 光存储 串扰     

单波长编码计算机制彩色彩虹全息图的研究

提出计算机制三维物体彩色全息图的新方法.通过理论分析表明,在满足一定的条件下,三个不同原色的点光源所产生的全息图光栅结构和距全息图不同距离的三个同色物点的光产生的全息图光栅结构是等价的.根据这一原理并参照彩虹全息技术,研究了物体三原色信息光分布的编码方法和全息图的算法,用单波长计算实现彩色全息图的制作,同时,较为完满地解决了全息图叠加和色串扰问题.实验结果证明了该方法的可行性及有效性.     

彩色全息图的计算机产生和数字再现

提出了一种基于色彩合成以及菲涅尔衍射原理,用计算机产生全息图并用数字方法再现彩色全息图的方法。该方法的第一步是将物体的彩色RGB图像分离为三基色强度图,再利用博奇编码的方法制成修正离轴参考光分色计算机全息图;第二步是分别对分色全息图在频域进行调制以实现用原参考光真实再现原始物光波。通过滤波消除零级衍射及共轭像的影响,获得了所需要的实像并提高了像质。提供的实验是选用一幅RGB图像作为原始物体,给出了用博奇编码法制成的全息图以及最后经色彩合成获得的再现像。结果表明,该方法能使各分色全息图的再现像准确重合,解决了在色彩合成时容易出现的色串扰问题。     

通过以太无源光网的射频电视传送技术

论述了1550 nm射频电视(CATV)通道与1490 nm数据通道的相互干扰问题。针对1490 nm光波通过光纤中受激拉曼效应对1550 nm光波的非线性串扰和1550 nm光波通过粗波分复用(CWDM)分波器对1490 nm光波的线性串扰提出了理论计算公式,进行了定量分析和计算。结果表明,数据非线性串扰可使射频电视系统低频端的载噪比下跌9 dB;而在常规融锥型粗波分复用分波器情况下,射频电视线性串扰可使数据光接收机的光功率代价达到2.5dB。最后指出了克服串扰的方法,如以太空闲字符扰码和高隔离度粗波分复用等。     

以球面波为参考光的体全息图衍射特性研究

研究以球面波为参考光时体全息图的相对衍射效率问题，从理论计算中发现，当以球面波为参考光时，体全息图的串扰（ｃｒｏｓｓ－ｔａｌｋ）性能比用平面波时要略好一些，文章对此进行了分析解释并给出了实验验证。根据分析及实际读出的存储图像，发现球面参考光相对于平面参考光也不引起像质退化。这些特性表明了体全息存储器对于参考光平行度调节的要求并不十分严格。此外，文章还给出了以球面波为参考光时体全息图相对衍射效率的近似解析计算公式。     

光致变色二芳基乙烯多波长光存储研究

多波长光致变色存储是基于光致变色原理的一种高容量光存储方法.介绍了多波长光存储的存储原理、系统构成和光盘结构.利用三波长光致变色存储实验装置，进行了三波长光致变色存储的实验.结果显示，实验中采用的三种光致变色材料可用于多波长存储，多波长存储读出信号对比度较高，各记录信号之间几乎无串扰.记录信息经50次低速读出后仍保持较高对比度. 关键词： 多波长 光致变色 光存储 串扰     

基于复用体全息光栅的光学相控阵放大级串扰优化

提高各通道输出光信噪比,进行了复用体全息光栅的优化设计研究。推导了适用于角度放大器的多路复用体光栅耦合波理论,并与单路耦合波理论进行了比较。针对复用体光栅中的串扰问题,研究了调整光栅结构参数优化串扰的规律,并进行了实验验证。研究结果表明:当相邻两路体光栅的布拉格角间隔小于二者角度选择半宽之和时,相互间串扰较强,必须使用多路耦合波理论描述复用体光栅中波的衍射行为。调整相邻路体光栅的矢量倾斜角间隔、减小光栅周期和增加光栅厚度都可以降低串扰,其中调整矢量倾斜角和光栅周期优化效果明显但会降低角放大率,增加介质厚度不影响角放大率但需要厚度增加数倍才有效。     

利用菌紫质薄膜进行角度复用和偏振复用全息存储实验研究

全息光存储以其高密度、大容量、高速并行数据存取而成为光存储领域的一个重要研究方向。生物光致变色材料———菌紫质是一种新型可擦重写全息记录介质。实验证明了使用菌紫质薄膜进行角度复用和偏振复用全息存储的可行性。利用菌紫质的光致变色特性,采用90°角度复用全息存储光路,在BR-D96N薄膜样品同一位置上实现了6幅全息图存储,并分别读出了无串扰的再现像。利用菌紫质薄膜的光致各向异性进行了偏振复用全息存储,在BR-D96N薄膜样品的同一位置上存储了两幅正交偏振光记录的图像,用原参考光再现和偏振片选择,可分别读出这两幅图像。     

光交换芯片中串扰的相干特性研究

以马赫-曾德尔干涉仪光开关单元组成的4×4 Benes光交换芯片为例，研究了光交换芯片中的相干问题。理论推导了光交换芯片输出端口与输入端口之间光场的变换关系，揭示了信号和串扰的产生规律，分析了光开关状态对串扰相干强度的影响。仿真研究表明：相干串扰对信号插损的影响可以忽略；在不同光开关组合状态下，光交换芯片的串扰波动可达7 dB。根据相干光束之间的相位关系，提出一种等效去除光交换芯片中串扰相干性的方法。另外，对串扰大小对通信误码率的影响进行了实验评估。     

阵列抽样衍射成像中记录孔径对再现像的影响

从标量衍射理论出发,对基于阵列抽样的相干衍射成像中物波抽样针孔大小和图像传感器有效记录孔径对重现物波的影响进行了理论分析,给出了描述抽样孔径和记录孔径对波前再现像影响的数学公式。理论分析表明,在抽样波前的重现过程中记录孔径的有限大小会导致相邻抽样孔径间发生串扰;这种串扰效应是产生波前重现误差及由此引起的成像噪声的主要来源。通过数值分析串扰次函数极大幅度随记录孔径的变化情况,发现这种串扰效应随着记录孔径的增大振荡减弱。基于该理论分析,给出了最佳记录孔径的定义及其计算公式。并通过一个实验测量实例进一步验证了当记录孔径大小等于最佳记录孔径时得到的衍射像的信噪比最大。     

激光诱导荧光毛细管电泳DNA检测系统信噪比分析

建立了用于DNA分析的激光诱导荧光检测毛细管电泳系统,分析了垂直入射激发光在毛细管中的行进和高分子溶液电泳筛分介质的瑞利散射及毛细管壁折反射引起的激发光背景噪音.利用光线追迹法计算了折反射引起的背景噪音随激发光和收集方向角度不同时的分布曲线以及荧光在各个方向的分布曲线.两种噪音比较表明,散射噪音比激发光背景噪音低4个数量级,可以忽略.模拟表明,光轴方向荧光最强,90°方向最弱,变化在6.5％内.激发和收集方向成105°时,背景噪音最小,可以获得最大的信噪比,最后对模拟结果进行了实验验证.     

Effect of Gaussian references on cross-talk noise reduction in volume holographic memory

We propose and analyze a novel recording and reading scheme for cross-talk noise reduction in volume holographic data storage. Each hologram is recorded with a slightly focused Gaussian reference beam and can be read out by use of the same Gaussian reference. The waist of the reference Gaussian profile can be adjusted based on the required signal-noise ratio and the storage density. Simulation results show the reduced cross-talk noise yielded by the proposed scheme.     

大俯仰角度的两轴两框架平台稳定技术

为了解决大俯仰角度方位平台稳定性能降低的问题,利用两轴两框架稳定平台稳定原理,分析在传统方位陀螺安装方式下,大俯仰角度时方位平台稳定性能降低的原因以及正割补偿带来的噪声等问题,提出在方位平台上安装2个正交的方位、横滚陀螺,解算出瞄准线方位惯性角速度,从而实现大俯仰角度下的方位稳定控制方法。仿真实验验证了该方法可以提升大俯仰角度下两轴两框架平台的方位稳定控制性能,减小陀螺噪声对控制性能的影响,在同等条件下,方位稳定误差峰峰值由450 urad减小为250 urad。     

玻璃基板中热光效应折射率分布的研究和测定

几乎所有的光学材料都具有热致折射率变化的特性,当光束经过局域热源作用下折射率呈梯度分布的介质时会发生偏向,利用这种特性可做成各种热光器件.本文在玻璃基板表面上制备了条形Ti薄膜热源,通过测定出射光束的偏向角,利用解折方法,得出基极截面的折射率分布.根据能量守恒,得到该材料的折射率温度系数,与公布值比较,验证了本方法的正确性.本文对研究和分析热光材料和器件提供了一种有益的方法.     

Reconstruction of synthesized holograms-Fresnel projectors at angles of incidence of reconstructing wave that exceed the angle of incidence of the reference wave in hologram synthesis

The possibility of the aberration-free reconstruction of a synthesized hologram-Fresnel projector in the case when the angles of incidence of the reconstructing plane wave exceed the angle of incidence of the plane reference wave during hologram synthesis is shown. The character of the dependence of admissible angles of incidence of the reconstructing wave on the parameters of the synthesis of hologram projectors is revealed and described mathematically. The results of an experimental study that confirms the possibility of the aberration-free reconstruction of hologram projectors at angles of incidence of the reconstructing plane wave that exceed the angle of incidence of the reference wave of the plane are presented. The results of the successful implementation of the projection photolithography process using a synthesized relief-phase reflection hologram-Fresnel projector are demonstrated.     

二步法大景深反射全息图

以开拓反射全息图的景深表达能力为目的,从反射全息图的共轭物像关系出发,利用反射全息图的均匀介质耦合波理论和布拉格条件,对其白光再现像模糊作了具体的分析和讨论,得到色模糊和线模糊的表达式.指出反射全息图上不同各点对任意白光再现像点的色模糊和线迷糊的影响均存在差异,给出反射全息图白光再现像的景深表达式.实验利用二步法制作了一张景深为83 cm的反射全息图,与大景深彩虹全息图再现像相比,其再现像的立体感更加强烈.理论分析和实验结果表明,光源的再现角度和观察距离对反射全息图的再现像景深大小影响显著.在再现光垂直于反射全息图平面照明情况下,反射全息图具有最好的景深表达能力.     

Cross-talk prevention in optical dynamic measurement

In interferometry-based optical dynamic measurement, single high-speed camera or photodetector is normally adopted to avoid critical alignment and synchronization problems. Due to the rapid development of high-speed cameras and photodetectors, the signal obtained is sufficient to encode different dynamic informations. However, cross-talk problem always exists. In order to avoid the influence of cross-talk, well-designed carriers must be adopted in either spatial or temporal domain. In this paper, we will present two applications on cross-talk prevention in optical dynamic measurement. The first one is a camera-based dual-wavelength image-plane digital holography. In this application, the direction of two spatial carriers is designed to encode information of two wavelengths at different areas of the spectrum. Two phase maps can be retrieved from one hologram. The second application is a spatially encoded multi-beam laser Doppler vibrometry using a single detector. It encodes vibration information of 20 points on separated frequency ranges. Three methods that can bypass the cross-talk are discussed. The experiment verifies it is possible to do a precise vibration measurement on a 4×5 matrix simultaneously using a single photodetector.     

简单结构超表面实现波长和偏振态同时复用全息显示新方法

本文基于衍射光学设计理论,提出了仅用一种简单结构实现波长和偏振态同时复用全息显示新方法.构建了不同入射条件下超表面微元的结构参数与透过相位之间的映射关系,建立了科学的评价函数,优化得到超表面每个像素点处最优的单一结构超表面微元尺寸.仿真结果表明,本文设计的超表面实现了波长为532 nm的x线偏振光和波长为633 nm的y线偏振光入射显示不同形状字符的功能.     

Two-dimensional structure of the wake behind a pitching airfoil with higher non-dimensional pitching rate

Two-dimensional flow patterns have been visualized by two kinds of dyes and a VTR camera in a water tunnel atRe=4.0×10³ in order to study how flow patterns of vortex changed behind a pitching airfoil with various pitching rates and pitching amplitudes. The tested airfoil was NACA0010. The experiment was performed under the conditions such as the pitching motions with sinusoidal or triangular wave around its mid- or quarter-chord axis. The non-dimensional pitching rates werek=1.97, 2.81 and 4.22. The pitching amplitudes were changed asA=±2, ±6 and ±12, however the mean angle of attack was fixed atμ _m =0°. As a result, the followings were clarified. The flow pattern of thrust producing vortex street was observed in the wake behind the pitching airfoil with a higher nondimensional pitching rate. Similar flow patterns of the vortex were observed in spite of the differences in the location of pitching motion axis, in the pitching motion wave profile and in the pitching amplitude. Moreover, the pitching motion around the quarter-chord axis with triangular wave could realize the thrust producing vortex street more easily.     

靶场目标三维姿态测量结果自动修正方法

中轴线法是靶场试验中常用的目标三维姿态测量方法,但该方法求出的俯仰角和偏航角所描述的目标姿态可能与目标实际情况相异,必须进行人工修正。提出一种自动对姿态判读结果进行修正的方法,将目标共线方程与中轴线方程联立求解,可快速地求出角度修正量。实验证明该方法可对中轴线法求解结果进行自动修正,得到正确的目标三维姿态角,提高了姿态判读的速度和可靠性。